CompoundTek是一家新興全球硅光（SiPh）半導體解決方案Foundry服務的領導者，致力于提供能滿足高帶寬、高數據傳輸解決方案的開創性半導體應用。該公司的專業技術實現了從專有制造工藝技術到面向終端產品制造設計支持的全面覆蓋。 

為了持續向需要快速設計和制造光子集成電路的研發人員提供高度靈活的解決方案，CompoundTek不斷探索新方法，改進開發流程，以提高組件性能、降低成本、提高產量和工程效率，并縮短設計周期。隨著商業化光子行業對上市速度的要求越來越高，Lumerical和CompoundTek開展密切合作，共同探索能改進硅光（SiPh）光柵耦合器（最復雜的光子器件之一）的新方法。雙方積極探索，不僅著手于縮短設計周期，而且還著重將組件尺寸縮小至最低水平，降低終端用戶的成本。

采用Photonic Inverse Design設計使面積縮小20倍的光柵耦合器

結合Lumerical行業領先的FDTD納米光子仿真器，Lumerical的光子逆向設計(PID)流程可被用于對新型光柵耦合器進行設計和優化。Lumerical的PID使光子設計人員能夠快速開發出性能更佳、面積更小、制造工藝更為穩健的優化功能。PID幫助光柵耦合器設計人員實現可靠的、具有數百個自由參數的優化設計的自動生成，最大限度地提高設計分辨率。

Lumerical的2020a版中引入了新的功能，加強了對云平臺運行FDTD和PID的支持。該版本包含Job checkpointing、支持Amazon Linux、FDTD Burst Packs的在線自動激活等特性。全局優化功能等其它顯著的PID特性，讓設計人員能夠高效探索廣闊的設計空間，針對工藝和封裝變化開展聯合優化，實現穩健的制造可變性設計。

在兩周的設計時間內，Lumerical的PID流程在亞馬遜云服務（AWS）的EC2平臺上成功運行，充分的發揮了其靈活性、成本效益的優勢和近乎無限的可擴展功能。對于在整個設計周期中具有可變性的工作負載，計算資源可以隨時擴展，而無需像內部平臺那樣預先支付高昂的IT成本。這在設計后期尤其具有吸引力，因為此時需要大幅增強仿真能力，以快速優化和驗證設計的多種變量。

對兩種光柵耦合器的原始設計和新設計的插入損耗進行對比，并采用2D FDTD開展仿真

在AWS EC2上使用Lumerical的PID流程，成功開發的新型SiPh光柵耦合器，其器件面積比CompoundTek的現有耦合器小20倍，性能預計也會有所改善。為實現上述成果，PID流程經配置后，可在具有超過50多項設計參數的FDTD中自動優化光柵耦合器的參數化2D模型。優化目標是在整個頻帶上最大限度地降低損耗，同時把強制的特性約束控制在最低水平，以確保可制造性。圖2為在C頻段和O頻段的TE模式下，優化設計后FDTD仿真的損耗與原始耦合器的比較。在C頻段，預計性能與原始設計相當，在1550-nm處的損耗為-2.5dB。在O頻段，經優化的耦合器的預計性能有所提高，在1310-nm處的損耗為-2.4dB。對于CompoundTek的客戶而言，在提升耦合器性能的同時實現如此大幅度的面積縮減是難能可貴的，因為這樣有望降低制造成本。

通過在AWS EC2上開發設計PID，生成和優化光柵耦合器設計所需的時間被縮短到兩周，其中包括配置和啟動云資源所需的時間。利用Lumerical應用庫中提供的2D光柵耦合器示例作為參考設計并取得Lumerical的FDTD Burst Pack許可，可以實現在幾個小時內就能生成備選設計。

兩周后，CompoundTek獲得了8種可制造變量的最佳設計，這些設計的尺寸顯著小于現有設計，且在整個頻段上性能更佳，特別是在O頻段的性能也有顯著提高。

完成為期兩周的設計項目所需的計算總成本約為250美元，這是通過利用EC2的spot pricing（競價實例）實現的。通過在AWS上完成該項目，避免了部署和維護本地計算資源等大量前期成本、可能的延誤和后續維護成本。項目完成后，只需關閉AWS EC2，釋放占用資源，就不會產生進一步的費用。

CompoundTek 是一家由行業資深人士和技術人員創立并運營的新加坡企業，融世界一流的商業代工廠與領先的硅光子（SiPh）研究機構于一身，致力于通過尖端的 SiPh 技術來提高晶圓代工廠的服務能力。CompoundTek 面向市場推出了開創型的半導體應用，旨在滿足高帶寬和高數據傳輸解決方案的關鍵要求，尤其是在推動工業 4.0 的新興連通性方面。